储能单元、储能装置和用于生产储能单元的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种储能单元，该储能单元包括细长的空心的金属容器，相变材料布置在该金属容器中，并且该金属容器具有至少一个开口端，该至少一个开口端借助于盖体以气密方式封闭。该储能单元具有中间制造状态和随后的制造状态，在中间制造状态中，该盖体以防止相变材料从金属容器泄漏的方式被预先定位在金属容器中，在随后的制造状态中，盖体和金属容器以材料结合的方式另外地彼此连接，以便以气密方式永久地封闭金属容器。永久地封闭金属容器。永久地封闭金属容器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】储能单元、储能装置和用于生产储能单元的方法


[0001]本专利技术涉及一种储能单元。此外，本专利技术涉及一种储能装置。此外，本专利技术提供了一种用于制造储能单元的方法。

技术介绍

[0002]通常已知的储能单元被实现为塑料封壳并且在塑料封壳内部具有相变材料，相变材料被调节成使得当施加热量(吸热反应)时相变材料变成液相并且当被冷却时再次结晶，从而将热量释放到其环境(放热反应)。通用的储能单元主要用于储能系统中，其基本构造如下并根据以下原理起作用：多个通用的储能单元布置在填充有液体(例如水或油)的罐中。在当存在过量能量的时候，例如在当天气晴朗的日子期间，使用过量能量来加热罐中的液体。在该过程中，液体将热量放出至储能单元，使得相变材料在吸热反应下变成液相。如果罐中的液体冷却至相变材料特定的相变温度，例如在晚上，则相变材料在放热反应下结晶，其中热量被释放或转移至液体。
[0003]一方面，储能单元必须对在液体罐中普遍存在的3至4巴的外部压力具有足够的密封。然而，另一密封方面是布置在储能单元内部的相变材料。因此，这还必须是耐化学品和耐盐的。通常，希望为储能单元提供尽可能大的表面积，然后，尽可能大的表面积可用于与周围液体进行热交换。因此，储能单元以球形的或蛋形的形式预先地被制造。然而，储能单元在罐中的无秩序的、不可控的布置已被证明是缺点。此外，已知的储能单元是太惰性的，即，相变材料由于温度变化的相变是太惰性的。
[0004]从本申请人的公开文件DE 102019105988 A1中，一种更快反应的并且更廉价制造的通用的储能单元是已知的，原则上这种通用的储能单元非常受欢迎。储能单元包括封闭的金属封壳，在封闭的金属封壳中布置有相变材料。
[0005]对于储能单元的安全且持久的功能而言至关重要的是封壳的不漏流体的密封。储能单元应当确保相变材料在至少20年或10,000次可逆的放热反应和吸热反应的循环的寿命中与环境(即流体)可靠的分离。本专利技术的专利技术人已经发现，根据DE 102019105988 A1，储能单元在制造和功能两个方面存在改进的潜力。

技术实现思路

[0006]本专利技术的任务是改进来自已知的现有技术的缺点，特别是进一步改进一种储能单元以及一种储能装置，使得它们的流体密封被改善并且它们的制造被简化，特别是它们更好的适合于大量的生产。
[0007]任务是通过独立权利要求的特征来解决的。
[0008]据此，提供了一种储能单元，特别是蓄能器。储能单元可以被设立或布置在例如储能器中，使得储能单元被液体(诸如水、油等)包围和/或围绕液体(诸如水、油等)流动。储能单元可以根据以下原理起作用，例如：直到某一液体温度，储能单元吸收来自围绕储能单元的液体和/或环绕储能单元流动的液体的热量(即能量)。储能单元被设计为存储被吸收的
热量或能量。当被需要时，储能单元可以再次释放所存储的能量。这可以例如在没有对储能单元任何控制和/或调节装置或外部访问的情况下完成，但是优选地仅仅通过相对于围绕储能单元的流体和/或环绕储能单元流动的流体的温度灵敏度来完成。例如，储能装置是水罐，例如热水器，水罐布置在户外并且储能单元位于水罐中。在白天期间，放置在水罐中的水可以通过太阳的辐射来加热，从而加热储能单元，储能单元以能量的形式存储被吸收的热量。当水罐中的水冷却下来时，例如在晚上，储能单元可以再次释放热量以加热水。能量的吸收和释放可以是根据需要尽可能经常可逆或者重复。储能单元是可再充电的和/或被设计为蓄能器。
[0009]储能单元包括细长的空心的金属容器，相变材料布置在细长的空心的金属容器中并且细长的空心的金属容器有至少一个开口端，开口端借助于盖体是气密密封的。
[0010]金属容器可以由金属制成。所用金属例如为铝、黄铜、钢或铜及其合金。金属是便宜的并且易于加工。在根据本专利技术的金属容器的情况下，已经证明有利的是金属具有高的热导率。这使得可以制造快速反应的储能单元。由于增强的金属的热导率，特别是与先前使用的塑料材料相比，相变材料对围绕金属容器的液体和/或环绕金属容器流动的液体中的温度变化显著地更快地反应，特别是更灵敏地反应。因为金属的热导率比塑料的热导率通常高10至1000倍，所以相变材料可以通过这个因素对液体中的温度变化更快地反应。金属容器可以具有定义腔体(优选储存腔体)的壁，其中特别是该壁用于将腔体与其周围环境间隔开和/或屏蔽。金属容器通常不限于特定的形状和/或几何构造。在这个背景下，金属容器可以被设计成相对于环境是流体密封的，使得没有来自环境的流体可以进入金属容器内部和/或没有布置在金属容器内的材料(例如相变材料)可以泄露到环境中。
[0011]相变材料通常是可以储存以潜热的形式供应到相变材料的大部分热能的材料。潜热是在一阶相变期间吸收或释放的焓。这意味着相变材料可以储存高比例的热能和/或冷能，并且按照需要以移相的方式将相变材料释放为热量。相变材料具有能够在环绕相变的小温度范围(例如从固体到液体，或反之亦然，从气体到固体，或反之亦然，或从气体到液体)内存储非常大量的热量的优点。相变材料，或更确切地说相变材料的储能容量，是基于相变焓的利用，例如在固
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液相转变(凝固
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熔化)期间，或反之亦然。相变材料可以包括，例如盐，例如芒硝、乙酸钠或无机化合物，例如煤油、脂肪酸等。其它示例性相变材料包括水或金属相变材料，诸如铝
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硅合金。通常，可以选择或调整相变材料，以当施加热量时执行吸热反应，并且当移除热量时执行放热反应。吸热反应通常被理解为是指其中从环境中吸收能量(例如以热量的形式)的反应。放热反应指的是相反的反应，其中能量例如以热量的形式释放到环境，即液体。能量的吸收和释放和/或相变可以是根据需要尽可能经常可逆的或重复的。根据储能单元的示例性另一实施例，可以选择和/或调节相变材料，使得相变材料在供应热量时执行吸热反应，并且在移除热量时执行放热反应。吸热反应和放热反应可以是可逆地可执行的。储能单元的优点在于，储能单元不仅可以使用一次，而且可以重复地使用，即，储能单元可以在释放所吸收的能量和存储的能量之后再次吸收能量和存储能量。根据示例性的进一步改进，相变材料可以采取至少两个相。此外，相变材料可以适于在从第一相到第二相的相变时吸收能量和在从第二相到第一相的反相变化时释放能量，和/或在至少两个相之间可逆地转换。在进一步的示例性实施例中，根据本专利技术的储能单元被设立成吸收和存储来自围绕储能单元的液体和/或环绕储能单元流动的液体的能量，并且在预先
确定的操作点处，特别是在液体的预先确定的温度处，来释放存储的能量，特别是释放至液体。例如，流体可以是水、油等。根据本专利技术的另一示例性实施例，金属容器由耐腐蚀和/或耐盐和/或耐化学品的金属(特别是贵金属或不锈钢，例如铬
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镍钢)制成。已经发现，一方面，可能需要对布置在金属容器内的相变材料的抵抗力，另一方面，可能需要对围绕金属容器的液体和/或环绕金属容器流动的液体的抵抗力。指定的材料已经被证明在这方面是合适的。
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种储能单元(1)，所述储能单元(1)包括细长的空心的金属容器(3)，在所述金属容器(3)中布置有相变材料，并且所述金属容器(3)具有至少一个开口端，所述开口端借助于盖体(5)以气密方式封闭，其中，所述储能单元(1)具有中间制造状态和随后的制造状态，在所述中间制造状态中，所述盖体(5)以防止相变材料从所述金属容器(3)泄露的方式被预先定位在所述金属容器(3)中，在所述随后的制造状态中，所述盖体(5)和所述金属容器(3)以材料结合的方式另外地彼此连接，用于所述金属容器的永久气密密封。2.根据权利要求1所述的储能单元(1)，其中，所述盖体(5)和所述金属容器(3)借助于焊接、特别是激光焊接彼此连接。3.根据前述权利要求中任一项所述的储能单元(1)，其中，所述盖体(5)被预先定位在所述金属容器(3)中，使得所述盖体(5)和所述金属容器(3)齐平地彼此合并。4.根据前述权利要求中任一项所述的储能单元(1)，其中，所述金属容器(3)在所述开口端处具有面向环境的纵向定向的外周边缘，并且所述盖体(5)以如下方式被成形配合至所述金属容器：在所述盖体(5)与所述外周边缘之间形成圆周的齐平的过渡区。5.一种储能单元(1)，特别是根据前述权利要求中任一项所述的储能单元(1)，所述储能单元(1)包括细长的金属容器(3)，所述金属容器(3)界定腔体(7)，在所述腔体(7)中布置有相变材料，其中，所述金属容器(3)具有至少一个开口端，所述开口端借助于盖体(5)以气密方式密封，所述盖体(5)以如下方式被定形状：所述盖体(5)在轴向插入、特别是按压到所述腔体(7)内期间与所述金属容器(3)逐渐地楔入。6.根据前述权利要求中任一项所述的储能单元(1)，其中，所述盖体(5)包括平面底座(15)以及邻接所述底座(15)的环形边沿(17)，所述环形边沿(17)以如下方式被定形状：所述环形边沿(17)在轴向插入到所述腔体(7)中时与所述金属容器的圆周壁逐渐地楔入。7.根据权利要求6所述的储能单元(1)，其中，所述环形边沿(17)在所述金属容器的纵向方向上从所述平面底座(15)突出，并且相对于所述金属容器的纵向轴线以在1
°
至5
°
的范围内的角度定向，特别是以3
°
的角度定向。8.根据前述权利要求中任一项所述的储能单元(1)，其中，所述盖体(5)具有截头圆锥形状，其中，特别是所述盖体(5)的圆周锥壳相对于所述盖体(5)的纵向轴线以在1
°
至5
...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得，
申请(专利权)人：卢阿格现代科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：